У нашій онлайн базі вже 23512 рефератів!

Навігація
Перелік розділів
Найпопулярніше
Нові реферати
Пошук
Замовити реферат
Додати реферат
В вибране
Контакти
Російські реферати
Статьи
Об'яви

Новини
Загрузка...
На сайті всього 23512 рефератів!
Ласкаво просимо на UA.TextReferat.com
Реферати, курсові і дипломні українською мовою, які можна скачати цілком або переглядати по сторінкам.

Усе доступно безкоштовно, тому ми не платимо винагороди за додавання. Авторські права на реферати належать їх авторам.

Властивості гелію

Властивості гелію

План

1. Загальні властивості гелію. Гелій на Землі.

2. Особливості властивостей гелію. Надтекучість.

а) дворідинна модель;

б) фонтанний ефект;

в) квантові ефекти;

г) фазові переходи у надтекучої рідини.

3. Список використаної джерел

Загальні властивості гелію. Гелій на Землі.

Гелій - інертний газ. Змусити його вступити в які-небудь реакції поки не вдалося. Молекула гелію одноатомна.

По легкості цей газ поступається тільки водню, повітря в 7,25 рази важче гелію.

Гелій майже не розчинимо у воді й інших рідинах. І точно так само в рідкому гелії помітно не розчиняється жодна речовина.

Твердий гелій не можна одержати ні при яких температурах, якщо не підвищувати тиск.

В історії відкриття, дослідження й застосування цього елемента зустрічаються імена багатьох великих фізиків і хіміків різних країн. Гелієм цікавилися, з гелієм працювали: Жансен (Франція), Локьер, Рамзай, Крукс, Резерфорд (Англія), Пальмієрі (Італія), Кеєзом, Камерлинг-Оннес (Голландія), Фейнман, Онсагер (США), Капица, Кикоин, Ландау (Радянський Союз) і багато інших великих учених.

Неповторність вигляду атома гелію визначається сполученням у ньому двох дивовижних природних конструкцій – абсолютних чемпіонів з компактності й міцності. У ядрі гелію, гелію-4, насичені обидві внутрішньоядерні оболонки – і протонна, і нейтронна. Електронний дублет, що оточує це ядро, теж насичений. У цих конструкціях – ключ до розуміння властивостей гелію. Звідси виникають і його феноменальна хімічна інертність і рекордно малі розміри його атома.

Величезна роль ядра атома гелію – альфа частки в історії становлення й розвитку ядерної фізики. Саме вивчення розсіювання альфа часток привело Резерфорда до відкриття атомного ядра. При бомбардуванні азоту альфа частками було вперше здійснене взаємоперетворення елементів – те, про що століттями мріяли багато поколінь алхіміків. Правда, у цій реакції не ртуть перетворилася в золото, а азот у кисень, але це зробити майже так само важко. Ті ж альфа частки виявилися причетні до відкриття нейтрона й одержанню першого штучного ізотопу. Пізніше за допомогою альфа часток були синтезовані кюрій, берклій, каліфорній.

Ми перелічили ці факти лише з однією метою – показати, що елемент №2 – елемент досить незвичайний.

Гелій – елемент незвичайний, і історія його незвичайна. Він був відкритий в атмосфері Сонця на 13 років раніше, ніж на Землі. Точніше кажучи, у спектрі сонячної корони була відкрита яскраво-жовта лінія D, а що за нею ховалося, стало достеменно відомо лише після того, як гелій витягли із земних мінералів, що містять радіоактивні елементи.

Гелій на Сонці відкрили француз Ж. Жансен, що проводив свої спостереження в Індії 19 серпня 1868 р., і англієць Дж. H. Локьер – 20 жовтня того ж року. Листи обох учених прийшли в Париж в один день і були зачитані на засіданні Паризької Академії наук 26 жовтня з інтервалом у кілька хвилин. Академіки, уражені настільки дивним збігом, постановили викарбувати на честь цієї події золоту медаль.

В 1881 р. Про відкриття гелію у вулканічних газах повідомив італійський учений Пальмієрі. Однак його повідомлення, згодом підтверджене, мало хто із учених прийняв всерйоз. Удруге земний гелій був відкритий Рамзаєм в 1895 р.

У земній корі налічується 29 ізотопів, при радіоактивному розпаді яких утворяться альфа частки – високоактивні, що володіють великою енергією ядра атомів гелію.

В основному земний гелій утвориться при радіоактивному розпаді урану-238, урану-235, торію й нестабільних продуктів їхнього розпаду. Незрівнянно менші кількості гелію дає повільний розпад самарію-147 і вісмуту. Всі ці елементи породжують тільки важкий ізотоп гелію – 4Не, чиї атоми можна розглядати як останки альфа часток, поховані в оболонці із двох спарених електронів – в електронному дублеті. У ранні геологічні періоди, імовірно, існували й інші, що вже зникли з лиця Землі, природно радіоактивні ряди елементів, що насичували планету гелієм. Одним з них був нині штучно відтворений нептунієвий ряд.

По кількості гелію, замкнутого в гірській породі або мінералі, можна судити про їхній абсолютний вік. В основі цих вимірів лежать закони радіоактивного розпаду: так, половина урану-238 за 4,52 млрд. років перетворюється в гелій і свинець.

Гелій у земній корі накопичується повільно. Одна тонна граніту, що містить 2 г урани й 10 г торію, за мільйон років продукує усього 0,09 мг гелію – половину кубічного сантиметра. У далеко не всіх багатих ураном і торієм мінералах зміст гелію досить великий – кілька кубічних сантиметрів гелію на грам. Однак частка цих мінералів у природному виробництві гелію близька до нуля, тому що вони дуже рідкі.

Природні сполуки, у складі яких є альфа активні ізотопи, - це тільки першоджерело, але не сировина для промислового одержання гелію. Правда, деякі мінерали, що володіють щільною структурою – самородні метали, магнетит, гранат, апатит, циркон й інші, - міцно втримують ув’язнений у них гелій. Однак більшість мінералів із часом піддаються процесам вивітрювання, перекристалізації й т.д., і гелій з них іде.

Гелієві пухирці, що вивільнилися із кристалічних структур, відправляються в подорож по земній корі. Дуже незначна частина їх розчиняється в підземних водах. Для утворення більш-менш концентрованих розчинів гелію потрібні особливі умови, насамперед більші тиски. Інша частина гелію, що кочує, через пори й тріщини мінералів виходить в атмосферу. Інші молекули газу попадають у підземні пастки, у яких нагромаджуються протягом десятків, сотень мільйонів років. Пастками служать шари пухких порід, порожнечі яких заповнюються газом. Ложем для таких газових колекторів звичайно служать вода й нафта, а зверху їх перекривають газонепроникні товщі щільних порід.

Тому що в земній корі мандрують й інші гази (головним чином метан, азот, вуглекислота), і притім у набагато більших кількостях, те чисто гелієвих скупчень не існує. Гелій у природних газах присутній як незначна домішка. Зміст його не перевищує тисячних, сотих, рідко – десятих часток відсотка. Більша (1,5 .10%) геліємісність метано-азотних родовищ – явище вкрай рідке.

Природні гази виявилися практично єдиним джерелом сировини для промислового одержання гелію. Для відділення від інших газів використають виняткову летючість гелію, пов’язану з його низькою температурою скраплення. Після того як всі інші компоненти природного газу сконденсуються при глибокому охолодженні, газоподібний гелій відкачують. Потім його очищають від домішок. Чистота заводського гелію досягає 99,995%.

Запаси гелію на Землі оцінюються в 5·1014 м3; судячи ж з вирахунків, його накопичилось в земній корі за 2 млрд. Років в десятки разів більше. Таке розходження теорії з практикою можна пояснити. Гелій – легкий газ и, подібно водню (хоч і повільніше), не розлітається з атмосфери в світовий простір. Ймовірно, за час існування Землі гелій нашої планети неодноразово обновлювався – старий розсіювався в космос, а замість нього в атмосферу потрапляв свіжий – «той, що видихається» Землею.

У літосфері гелію щонайменше в 200 тис. Раз більше, ніж в атмосфері; ще більше потенційного гелію зберігається в «утробі» Землі – в альфа активних елементах. Але загальний зміст цього елемента в Землі й атмосфері невеликий. Гелій – рідкий газ. На 1 кг земного матеріалу доводиться всього 0,003 мг гелію, а зміст його в повітрі – 0,00052 об’ємного відсотка. Настільки мала концентрація не дозволяє поки економно витягати гелій з повітря.

Особливості властивостей гелію. Надтекучість

НАДТЕКУЧІСТЬ, унікальний стан рідини, що виникає в гелії при дуже низьких температурах. Надтекуча рідина відрізняється від звичайних рідин тим, що її в'язкість дорівнює нулю. Вона може протікати через найтонші капіляри без усякого опору. Незвичайні властивості надтекуча рідини порозуміваються тим, що поводження рідини в цілому визначається законами квантової механіки.

Два ізотопи гелію – рідкий 3Не й рідкий 4Не – це єдині рідини, які стають надтекучими при низьких температурах (атом 3Не має такі ж хімічні властивості, як й атом 4Не, але в його ядрі одним нейтроном менше).

[1] 2

завантажити реферат завантажити реферат
Нове
Цікаві новини
загрузка...
Замовлення реферату
Замовлення реферату

Лічильники

Rambler's Top100

Усі права захищено. @ 2005-2017 textreferat.com